Sign in Subscribe
PLC

【PLC-Sơ cấp】Tổng hợp các loại mô-đun trong PLC (Q)

【PLC-Sơ cấp】Tổng hợp các loại mô-đun trong PLC (Q)

Trong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa việc xuất hiện PLC (Programmable Logic Controller/シーケンサー) là không thể thiếu trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp. Trong đó, dòng PLC Q của Mitsubishi được sử dụng rộng rãi nhờ tính linh hoạt và hiệu suất cao. Để có thể vận hành và lập trình PLC một cách hiệu quả, cần hiểu rõ từng loại mô-đun cấu thành hệ thống.

Bài viết này sẽ giúp bạn nắm được tổng quan về các mô-đun cơ bản trong PLC Q, từ mô-đun nguồn, CPU đến mô-đun I/O và truyền thông, phù hợp cho người mới bắt đầu làm quen với PLC.

1. CPUユニット(Mô-đun CPU)

Mô-đun này điều khiển toàn bộ hệ thống CPU, có thể coi như bộ não của hệ thống.

Trong dòng Q của Mitsubishi, có 6 loại CPU chính:

  1. CPU Sequencer: Thực hiện điều khiển bằng ladder logic thay thế cho mạch rơ-le.
  2. CPU Motion: Sử dụng khi cần điều khiển động cơ servo với các chuyển động phức tạp.
  3. CPU C Language: Là mô-đun CPU sử dụng ngôn ngữ C hoặc C++ để điều khiển.
  4. WinCPU: Mô-đun CPU có tích hợp hệ điều hành Windows.
  5. CPU Process:     Có thể thực hiện cả điều khiển vòng lặp (như vòng lặp phản hồi) và điều khiển tuần tự chỉ với một thiết bị duy nhất.
  6. CPU Redundant (CPU dự phòng): Dùng trong các hệ thống yêu cầu hoạt động liên tục, không thể dừng. Khi hệ thống chính gặp sự cố, nó sẽ tự động chuyển sang hệ thống dự phòng để tiếp tục hoạt động.

Hiện nay chủ yếu sử dụngCPU Sequencer và CPU Motion. Các loại khác thường được dùng cho các mục đích đặc biệt.

Ví dụ : CPU C Language và WinCPU được sử dụng khi cần thực hiện các tác vụ phức tạp hoặc tính toán khó có thể biểu diễn bằng ladder logic. Tuy nhiên, do yêu cầu kỹ năng lập trình C hoặc C++ cao, những CPU này không dễ sử dụng. Các dòng CPU này hầu như chỉ sản xuất theo đơn đặt hàng đặc biệt.

2. 電源ユニット(Mô-đun nguồn)

Mô-đun này cung cấp nguồn điện cho CPU và các mô-đun khác trong hệ thống.

  • Điện áp đầu vào thường là AC100–240V hoặc DC24V.
  • Điện áp đầu ra cung cấp cho các mô-đun khác là DC5V (một số loại có DC24V).

※    Chú ý khi mô-đun nguồn:

1. Đầu vào là AC hay DC?

2. Tổng dòng điện tiêu thụ của các mô-đun trên cùng một đế (base unit) là bao nhiêu?

Thông thường sử dụng mô-đun nguồn Q61P.

3. ベースユニットMô-đun đế (Base Unit)

Mô-đun đế là nơi lắp đặt các mô-đun khác, đồng thời đóng vai trò trung gian trong việc giao tiếp giữa CPU và các mô-đun cũng như cung cấp nguồn đến các mô-đun khác.

Các model phổ biến: Q35B, Q38B, và Q312B. Số lượng mô-đun có thể lắp đặt trên mỗi loại đế (không tính CPU và mô-đun nguồn).

Ví dụ：

Q38B có thể chứa tối đa 8 mô-đun (ngoài CPU và mô-đun nguồn).

Nếu cần lắp hơn 12 mô-đun, có thể sử dụng mô-đun đế mở rộng. Các mô-đun này có thể được kết nối với nhau bằng cáp mở rộng. Tuy nhiên, số lượng tối đa có thể kết nối còn phụ thuộc vào loại CPU đang sử dụng.

4. 入力ユニットMô-đun đầu vào (Input Unit)

Mô-đun đầu vào dùng để tiếp nhận thông tin ON/OFF từ các thiết bị như công tắc hoặc cảm biến. Loại mô-đun này được phân loại dựa trên phương thức đầu vào và số lượng điểm đầu vào.

※Các phương thức đầu vào phổ biến:

  1. Đầu vào AC
  2. Đầu vào DC (cực dương chung)
  3. Đầu vào DC (cực âm chung)

Có thể nói rằng PLC bắt đầu từ mô-đun này, vì đây là một trong những mô-đun đầu tiên cần phải hiểu khi làm việc với PLC.

5. 出力ユニット(Mô-đun đầu ra) (Output Unit)

Mô-đun đầu ra được sử dụng để xuất tín hiệu điều khiển ON/OFF đến các thiết bị như đèn báo hoặc rơ-le. Cũng giống như mô-dun đầu vào phân loại dựa trên phương thức đầu ra và số lượng điểm đầu ra.

※Các phương thức đầu ra phổ biến:

  1. Rơ-le (Relay Output)
  2. Triac Output
  3. Transistor Output (Sink)
  4. Transistor Output (Source)
  5. TTL-CMOS Output

Cũng giống như mô-đun đầu vào, đây là một trong những mô-đun quan trọng cần hiểu ngay từ đầu khi làm việc với PLC.

6.       位置決めユニット/シンプルモーションユニット

Mô-đun định vị / Mô-đun chuyển động đơn giản

Mô-đun này dùng để điều khiển động cơ bước (Stepper Motor) hoặc động cơ servobằng cách xuất xung hoặc giao tiếp với bộ khuếch đại servo (Servo Amplifier) thông qua mạng truyền thông quang.

Nếu ví CPU Sequencer như Thủ tướng, thì mô-đun này đóng vai trò Bộ trưởng, chịu trách nhiệm phát lệnh điều khiển động cơ.

※Sự khác biệt giữa Mô-đun Định vị và Mô-đun Chuyển động Đơn giản:

  • Mô-đun định vị (Positioning Unit): Điều khiển động cơ bước hoặc động cơ servo bằng tín hiệu xung (pulse train output).
  • Mô-đun chuyển động đơn giản (Simple Motion Unit): Điều khiển động cơ servo thông qua giao tiếp dữ liệu như SSCNETⅢ/H hoặc CC-LINK IE.

7.       アナログユニットMô-đun Analog (Analog Unit)

Mô-đun Analog được sử dụng để chuyển đổi giá trị Analog sang Digital và ngược lại. Ví dụ, mô-đun Q64AD có thể chuyển đổi tín hiệu Analog thành Digital để PLC có thể xử lý dữ liệu số trong phần mềm. Khi điện áp hoặc dòng điện được chuyển thành giá trị số, mối quan hệ giữa chúng có thể được xác định, giúp thực hiện nhiều tác vụ tính toán và kiểm soát chính xác.

※Cách ứng dụng mô-đun Analog:

  1. Điện áp thay đổi ⟶     Giá trị Digital thay đổi
  2. Giá trị Digital phản ánh trạng thái thực tế của thiết bị
  3. Có thể quản lý chính xác và tính toán để ứng dụng vào nhiều mục đích khác nhau

² Các phương thức đầu vào Analog

Tùy vào loại cảm biến sử dụng, đầu vào Analog có thể là điện áp (Voltage Input) hoặc dòng điện (Current Input).

1. Đầu vào điện áp (Voltage Input)

  • DC 0–5V
  • DC 1–5V
  • DC -10–10V
  • DC 0–10V

2. Đầu vào dòng điện (Current Input)

  • DC 4–20mA
  • DC 0–20mA

² Chuyển đổi giá trị Analog thành Digital

Sau khi tín hiệu Analog được đưa vào mô-đun, nó sẽ được chuyển đổi thành giá trị Digital. Ví dụ:

  • Nếu dải điện áp DC 0–5V được chuyển thành 0–4000 trong PLC, thì:
  • 0V ⟶      0
  • 2.5V ⟶      2000
  • 5V ⟶      4000
  • Nếu cần độ phân giải cao hơn, có thể đặt dải này thành 0–12000, giúp tăng độ chính xác khi xử lý dữ liệu.

8.       高速カウンタ/パルス入力ユニット

(Mô-đun Bộ đếm tốc độ cao / Đầu vào xung)

Mô-đun này có thiết kế tương tự như mô-đun đầu vào, nhưng chuyên dùng để đếm xung đầu vào với tốc độ cao. Nó thường được sử dụng để đếm xung từ Encoder và một số loại cảm biến có đầu ra xung khác.

Vậy tại sao cần mô-đun này?

  • Các mô-đun đầu vào thông thường như QX41 có độ trễ trong việc xử lý tín hiệu ON/OFF tốc độ cao.
  • Nếu tín hiệu ON/OFF thay đổi quá nhanh, mô-đun thông thường có thể bỏ sót xung, gây mất dữ liệu.
  • Mô-đun High-Speed Counter giúp khắc phục vấn đề này bằng cách xử lý tín hiệu nhanh chóng và chính xác.

9. CC-Linkユニット Mô-đun CC-Link

CC-Link là một mạng truyền thông công nghiệp được Mitsubishi Electric phát triển, giúp các thiết bị điều khiển có thể giao tiếp với nhau chỉ bằng một dây kết nối duy nhất.

※Lợi ích của CC-Link

  • Giảm số lượng dây kết nối: Thay vì nối từng dây riêng lẻ cho cảm biến và đèn báo, chỉ cần một dây CC-Link để truyền dữ liệu.
  • Gọn gàng, dễ bảo trì: Nếu hệ thống bị đứt dây ở khoảng cách xa (ví dụ: 50m), việc tìm lỗi sẽ dễ dàng hơn nhiều so với hệ thống đấu nối dây truyền thống.

※Ví dụ về hệ thống truyền thống vs CC-Link

  • Hệ thống CC-Link: Tất cả thiết bị được nối tiếp nhau bằng một dây duy nhất, giúp hệ thống gọn gàng, tiết kiệm không gian và thời gian đấu nối.

CC-Link không chỉ dùng để truyền tín hiệu đầu vào/đầu ra, mà còn có thể trao đổi dữ liệu giữa PLC và các thiết bị khác, giúp hệ thống tự động hóa hoạt động linh hoạt hơn.

10. 電力計測ユニット

Mô-đun đo lường điện năng (Power Measurement Unit)

Mô-đun này kết nối song song với đường dây điện để đo lường các thông số như dòng điện tiêu thụ, tần số, hệ số công suất, sau đó truyền dữ liệu vào PLC.

※Ứng dụng của mô-đun đo lường điện năng

  • Giám sát tiêu thụ điện năng và thực hiện tính toán trong PLC.
  • Cảnh báo khi giá trị vượt ngưỡng (ví dụ: phát hiện dòng điện quá tải).
  • Hiển thị dữ liệu dưới dạng biểu đồ trên màn hình HMI để giám sát trực quan.

11. ネットワークユニットMô-đun mạng (Network Unit)

Dùng để giao tiếp dữ liệu với các thiết bị điều khiển khác qua Ethernet hoặc MELSECNET/H.

※Ứng dụng của mô-đun mạng

  • Kết nối PLC với PLC để chia sẻ thông tin.
  • Truyền dữ liệu giữa thiết bị trên dây chuyền sản xuất.
  • Kết nối PLC với PC hoặc server để thu thập dữ liệu và quản lý từ xa.

Mặc dù nhiều CPU hiện nay đã có cổng Ethernet tích hợp, mô-đun mạng vẫn hữu ích khi cần cấu hình giao tiếp phức tạp hơn.

12. シリアルコミュニケーションユニットMô-đun giao tiếp nối tiếp (Serial Communication Unit)

Cho phép giao tiếp dữ liệu qua cổng RS-232C với các thiết bị điều khiển khác.

※Ứng dụng phổ biến

  • Kết nối máy quét mã vạch để truyền dữ liệu trực tiếp vào PLC.
  • Giao tiếp với các thiết bị cũ vẫn sử dụng giao thức RS-232C.

※Tổng kết

Dưới đây là danh sách các loại mô-đun chính:

Mô-đun CPU
Mô-đun nguồn điện
Mô-đun đế (Base Unit)
Mô-đun đầu vào (Input Unit)
Mô-đun đầu ra (Output Unit)
Mô-đun định vị / Mô-đun chuyển động đơn giản
Mô-đun Analog
Mô-đun bộ đếm tốc độ cao / Đầu vào xung
Mô-đun CC-Link
Mô-đun đo lường điện năng
Mô-đun mạng (Network Unit)
Mô-đun giao tiếp nối tiếp (Serial Communication Unit)

Ngoài các mô-đun được giới thiệu trên, Mitsubishi Q Series vẫn còn nhiều loại mô-đun khác phù hợp với những ứng dụng chuyên biệt.

Tùy vào nhu cầu thực tế, việc chọn mô-đun phù hợp sẽ giúp hệ thống PLC hoạt động hiệu quả và tối ưu hơn.

Nếu có thắc mắc hay đóng góp ý kiến vui lòng nhắn tin cho chúng mình tại page bên dưới nhé.

https://www.facebook.com/VIJAAU

Cảm ơn sự quan tâm theo dõi của mọi người và hẹn gặp lại ở nội dung tiếp theo @@

Huong Truong

Read next

Comments ()